I2C总线

I2C部分说明

1、上图仅标注了一处I2C1总线的管脚PIN66/67，但可以复用为I2C功能的管脚有多处；

虽然可以复用为I2C功能的管脚有多处，但Air780Exx系列模组最多只有两路I2C总线：I2C0和I2C1；

2、I2C总线可能经常需要忽略的一点是上拉，需要明确的是：

Air780Exx系列I2C总线需要外部上拉，不要使用内部上拉；

以Camera电路为例：

3、I2C总线上拉电源，需保持与外设供电电源一致，如上图所示的Camera电路中，I2C上拉电源选择的是与Camera供电电源一致的CAM_VDD；

4、在Air780Exx系列模组中，Air780EHV内置的Audio Codec使用了1路I2C，Air780EGP/EGG内置的G-Sensor使用了1路I2C；

Air780EGP/Air780EGG；

由上图可以看出，Air780EGP/Air780EGG的PIN66/67已在内部复用为了I2C1，这意味着Air780EGP/Air780EGG的PIN66/67只能在外部被用作I2C1，不能再被复用为GPIO18/19、I2C0或PWM0/1，且外部当作I2C1使用时设备地址不可为0x27(内部G-Sensor的设备地址为0x27)；

除此之外，还需要特别注意一点：

对于Air780EGP和Air780EGG这两个型号，I2C1内部挂载了G-Sensor，如果还需要在模组外部挂载其它外设时，比如摄像头，此时务必要保持GPIO23为默认的输出高状态，不可将GPIO23改为输出低的状态，否则会影响该I2C1总线的正常初始化；

以下是Air780EGP/Air780EGG两款模组中内部占用的信号管脚，以及对应的详细说明；

管脚	信号	Air780EGH	Air780EGPAir780EGG
PIN107	GPIO21	✅	✅	内部用于主控芯片打开和关闭GNSS芯片
PIN28/29	UART2	✅	✅	内部用于主控芯片与GNSS芯片通信用
PIN99	GPIO23(Vref)	✅	✅	Air780EGH内部用于GNSS芯片的后备供电，以便星历保持，在需要时热启动Air780EGP/Air780EGG除给GNSS芯片后备供电外，还给G-Sensor供电
PIN66/67	I2C1	未被占用	✅	Air780EGH内部没有占用，可作为I2C1供外部自由使用，也可复用为其它功能Air780EGP/EGG内部将此管脚作为I2C1挂载了G-Sensor，因此外部只可作为I2C1使用，且不能与内部G-Sensor的I2C地址0x27冲突，且外部使用I2C1时需保持GPIO23为默认输出高的状态，不可将GPIO23改为输出低的状态，否则会影响该I2C1总线的正常初始化；
PIN79	WAKEUP2(USIM_DET)	未被占用	✅	Air780EGH与Air780EPM/EHV等一样，供外部用作SIM卡热插拔检测Air780EGP/EGG内部将此管脚用作了G-Sensor振动时的中断输入，外部不可再用

Air780EHV；

a. 由上图可以看出，Air780EHV的PIN57/58已在内部复用为了I2C0，且该I2C0固定给内部的Audio Codec ES8311使用，也不再对外开放挂载其它的I2C外设；

b. 这同时也意味着，Air780EHV只有一路I2C1可以使用，大家可以根据自己项目的需要灵活选择是映射到PIN66/67、PIN80/81还是PIN83/85；

5、除常见的Camera和G-Sensor外，I2C接口的SHT3x系列温湿度传感器也是一个经典的应用，合宙全系模组，包括Air780Exx系列模组，都可以支持；

Sensirion(瑞士盛思锐)SHT3x-DIS.pdf

6、在使用I2C功能之前，都需要先使用LuatIO工具生成pins配置json文件，也就是对IO的初始化功能配置；

关于LuatIO功能的介绍，详见：LuatIO初始化配置工具 - common@air780epm - 合宙模组资料中心；

7、与I2C相关的LuatOS核心库和扩展库举例；

I2C核心库

https://docs.openluat.com/osapi/core/i2c/

TP触摸屏核心库

https://docs.openluat.com/osapi/core/tp/

U8G2图形核心库

https://docs.openluat.com/osapi/core/u8g2/

Camera核心库

https://docs.openluat.com/osapi/core/camera/

exvib扩展库

https://docs.openluat.com/osapi/ext/exvib/

I2C在实际使用中可能遇到的问题

一，背景说明；

a. 合宙4G模组，包括Air780Exx系列、Air8000系列、Air700Exx系列，大部分型号都可以支持2路I2C，一路为I2C0，一路为I2C1；

b. I2C0和I2C1，分别会复用在不同的多处管脚，但只要一处复用为I2C0，其它地方便不可再复用为I2C0，I2C1也一样；

c. 部分型号，比如内置Audio Codec ES8311的Air780EHV，内置G-Sensor的Air8000A/D/AB/DB/U/N和Air780EGP/EGG，在模组内部都占用了一路I2C，这就意味着，该路I2C总线在模组内部已有上拉电阻；

d. Air780Exx系列模组I2C信号管脚及复用信息如下；

e. Air700Exx系列模组I2C信号管脚及复用信息如下；

f. Air8000系列模组I2C信号管脚及复用信息如下；

二，常见的坑；

a. 两路I2C，如果每路I2C只挂载一个外设，在实际应用中都没有发现什么问题，注意做好I2C_SCL和I2C_SDA两个信号的上拉即可；

b. 大家开发的很多产品中，由于IO有限，导致不得不在很多情况下都要一路I2C挂载多个外设；

当一路I2C挂载多个外设时，又分为四种情况，分别以Air780EHM、Air780EHV、Air780EGG和Air8000A为例进行说明；

第一种情况；

模组内部没有占用I2C，即没有挂载G-Sensor或Audio Codec ES8311，以Air780EHM为例；

假设使用PIN56/57复用为I2C0，只挂载一个LCD触摸屏外设，没有问题；

使用PIN66/67复用为I2C1，同时挂载G-Sensor、Audio Codec ES8311和摄像头三个外设，需要特别注意如下几点，否则会出现I2C1通信不正常的问题；

第1

如果三个外设分别由三个独立LDO供电，且每个外设的I2C1_SCL和I2C1_SDA都独立上拉到了各自的电源，这个时候：

当要打开其中一个外设时，另外两个外设的电源也必须要打开，否则会造成I2C通信不正常；

原因是，给每个外设供电的LDO，以LP5907MFX为例，其在关闭时，LDO电源输出管脚会有下拉电阻到地，进而造成I2C电平拉低，比如Air780EHM电平设置为3.3V时，会被拉低到2.2V甚至2V以下，造成I2C通信不正常；

LP5907MFX.pdf

第2

如果三个外设分别由三个独立LDO供电，但I2C1_SCL和I2C1_SDA都只拉到了其中一个外设的电源，这个时候：

当要打开其中一个外设时，必须要保证"I2C1上拉的电源是打开的"和"Audio Codec ES8311的电源是打开的"，否则会造成I2C通信不正常；

"I2C1上拉的电源是打开的"非常好理解，不再赘述；

"Audio Codec ES8311的电源是打开的"的原因是，ES8311在没有供电时，其SCL和SDA管脚为芯片内部下拉，也会造成I2C电平被拉低到2.2V甚至2V以下，进而造成I2C通信不正常；

第3

如果三个外设分别由三个独立LDO供电，但I2C1_SCL和I2C1_SDA都只拉到了模组自带的VDD_EXT或Vref，这个时候：

当要打开其中一个外设时，不需要做其它动作，只需确保给外设的供电正常即可；

不同的是，在低功耗模式 pm.WORK_MODE,1 下，Audio Codec ES8311由于在未供电的情况下I2C管脚芯片内部下拉会造成功耗浪费，Vref一直消耗，VDD_EXT由于间歇性输出所以功耗浪费相对Vref较小；

说明！关于VDD_EXT和Vref的描述，详见硬件管脚详细说明文档中的相应章节；

结论

以上三种情况各有优劣势，大家根据自己产品的需要灵活选择即可；

相对而言，我们认为第2种情形更好一些，比如：

I2C1同时挂载G-Sensor、摄像头和ES8311，I2C1只上拉到给ES8311供电的电源上，当打开摄像头或G-Sensor时，确保给"ES8311供电的电源是打开的"可以给I2C1提供上拉且"保证ES8311在供电"即可；

或者，I2C1同时挂载G-Sensor、摄像头和ES8311，I2C1只上拉到给摄像头供电的电源上，当打开ES8311或G-Sensor时，这时不但要确保给"摄像头供电的电源是打开的"可以给I2C1提供上拉，也需要保证"打开ES8311供电"，这种方式就不推荐了；

或者，如果I2C1同时挂载G-Sensor、摄像头和ES8311，I2C1只上拉到给G-Sensor供电的电源上，当打开摄像头或ES8311时，这时不但要确保给"G-Sensor供电的电源是打开的"可以给I2C1提供上拉，也需要保证"打开ES8311供电"，这种方式就不推荐了；

第二种情况：

模组内部占用了一路I2C0挂载Audio Codec ES8311，同时将I2C0上拉到了给ES8311供电的LDO上，以Air780EHV为例：

(说明！虽然该路I2C0被内部使用，但同时也引出到了模组管脚PIN56/57，可用作挂载外部外设；)

假设使用PIN66/67复用为I2C1，只挂载一个LCD触摸屏外设，没有问题；

使用PIN56/57复用为I2C0，在模组内部挂载ES8311的情况下，外部再同时挂载G-Sensor和摄像头两个外设，也同样需要注意跟第一种情况相同的第1、第2和第3点，不同点只是Audio Codec ES8311挂载到了内部；

第三种情况：

模组内部占用了一路I2C1挂载G-Sensor，同时将I2C1上拉到了给G-Sensor供电的LDO上，以Air780EGG为例：

(说明！Air780EGG内部使用的是GPIO18/19复用的I2C1，且引到了模组管脚PIN66/67可供外部外设使用；)

假设使用PIN56/57复用为I2C0，只挂载一个LCD触摸屏外设，没有问题；

使用PIN66/67复用为I2C1，在模组内部挂载G-Sensor的情况下，外部再同时挂载ES8311和摄像头两个外设，也同样需要注意跟第一种情况相同的第1、第2和第3点，不同点只是G-Sensor挂载到了内部；

第四种情况：

模组内部占用了一路I2C0挂载G-Sensor，同时将I2C0上拉到了给G-Sensor供电的LDO上，以Air8000A为例：

(说明！Air8000A内部使用的是GPIO18/19复用的I2C0，且引到了模组管脚PIN80/81可供外部外设使用；)

假设使用PIN80/81复用为I2C0，在模组内部挂载G-Sensor的情况下，外部再同时挂载ES8311、触摸屏和摄像头三个外设，也同样需要注意跟第一种情况相同的第1、第2和第3点，不同点只是G-Sensor挂载到了内部；

c. 核心"槽点"，记住两点：

LDO在关闭的情况下，其输出内部下拉到地，如果I2C在其它地方上拉供电的前提下也接到了这里，会影响I2C电平，进而影响I2C通信；
Audio Codec ES8311由于芯片设计原因，其在未供电的情况下I2C两个管脚内部下拉到地，如果I2C在其它地方上拉供电的前提下也接到了这里，会影响I2C电平，进而影响I2C通信；
不知道怎么做的情况下，当一路I2C挂载多路外设时，如果遇到I2C通信异常时，请把这几路外设的供电全部打开进行尝试，然后再根据前面的描述去排查原因；

三，对开发板的影响；

a. 这里说的开发板，主要是指合宙4G模组开发板，包括Air780Exx、Air700Exx、Air8000系列；

b. 由于管脚有限，开发板在设计时都是一路I2C挂载了多个外设，且几乎每个外设都加了独立上拉，因此：

如果遇到I2C通信异常时，请把这几路外设的供电全部打开进行尝试，然后再根据前面的描述去排查原因；